CN110989131A - 一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板 - Google Patents

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Abstract

一种用于轻型空间相机的综合主支撑背板涉及空间光学遥感技术领域，解决轻型空间相机难以满足整机严苛的质量要求、热稳定性要求以及力学性能要求。本发明的综合主支撑背板主要包括面板、加强筋、预埋件和各种安装接口。面板为环形旋转对称结构，减小了结构在重力和温度作用下的局部变形；在内环圆周和外环圆周上均布加强筋；加强筋分布形成三角形强量化孔，提高了结构的稳定性；预埋件分布在安装接口中，用于提高螺纹连接的稳定性；本发明综合了相机主承力板和主反射镜支撑背板的功能，在保证相机力热性能的前提下，大大提高了相机部件的利用率和轻量化率。

Description

一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板
技术领域
本发明涉及一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，属于空间光学遥感技术领域。
背景技术
空间相机主承力板用于空间相机在卫星平台中的支撑，其主要功能是支撑整个相机的光机结构，提供相机支腿，电箱，主承力框架等部件的机械接口，并保护空间相机内部结构组件以确保空间相机的使用性能。主反射镜支撑背板用于支撑主反射镜，保证反射镜的面形质量和空间位置。
在空间光学遥感领域中，相机主承力背板和反射镜支撑背板常为两个不同的结构；空间相机主承力背板是主要的承力结构之一，反射镜的支撑背板是反射镜的承载结构，对于轻型空间相机，两者都需要进行轻量化设计并且彼此存在装配关系，难以满足质量约束；并且装配复杂，不利于整机的安装和轻量化。碳化硅比刚度高，热稳定性能好，在满足设计要求的情况下可以加工出质量小的结构，因此是空间相机结构的理想选材。由于以前的制造及加工工艺不成熟，无法制出理想的碳化硅毛坯。国外许多空间结构已采用碳化硅，例如欧洲航天局的GAIA望远镜，HERSHEL望远镜等。随着国内碳化硅制备工艺的不断改进，使得制备良好碳化硅毛坯称为可能，因此碳化硅材料已成为空间相机主承力板的理想材料。
与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的安源于2012年申请的发明专利一种嵌入式预埋件的空间光学遥感器主承力板结构。如图5和图6所示，其区别在于该主承力板结构基体为碳纤维复合材料，并且为封闭式的结构。本发明中的综合支撑背板基体采用加工难度大，但力热性能更好的碳化硅，并且为开放式的结构，使得结构在保证力热性能的前提下具有更高的轻量化率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，解决了轻型空间相机难以满足整机严苛的质量要求、热稳定性要求以及力学性能要求
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，该背板包括：面板、加强筋、预埋件、相机支腿安装接口、主反射镜安装接口；所述面板为环形结构，在内环圆周和外环圆周上设有加强筋；所述预埋件分布在所述面板上；所述相机支腿安装座和主反射镜安装座分别以所述内环中心为中心，在所述面板上圆周均布设置且一组相机支腿安装座和主反射镜安装座以所述面板中心线对称；所述加强筋连接相机支腿安装座、主反射镜安装座和预埋件，加强筋交错分布形成三角形轻量化孔。
优选的，所述预埋件通过所述面板上的安装阶梯孔安装在面板中，并通过胶粘剂连接；预埋件为阶梯状与背板的阶梯孔相配合，且预埋件的中心打有螺纹孔。
优选的，所述面板的厚度取值为2-5mm。
优选的，所述预埋件与安装阶梯孔之间具有0.01mm-0.05mm的间隙。
优选的，面板的内环圆周取值为30-120mm；外环圆周取值为100-500mm。
优选的，所述面板的正面和背面均分布有合理的轻量化孔。
优选的，所述相机支腿安装座之间具有3μm的共面度；主反射镜安装座之间具有3μm的共面度。
本发明的有益效果是：
一、本发明所述的轻型空间相机主支撑背板直接与反射镜相连，综合了空间相机主承力背板和反射镜支撑背板的功能，减小了空间相机的支撑结构的体积，降低了空间相机整机的质量，简化了轻型空间相机的整体结构。
二、本发明所述的轻型空间相机主支撑背板通过预埋件的螺纹孔与空间相机其他结构连接，解决了碳化硅加工难度大，无法加工出螺纹孔的问题。
三、本发明所述的主支撑背板基体采用碳化硅材料制作，预埋件采用线涨系数小的材料，以碳化硅材料优良的热稳定性从根本上改善了结构对温度的适应性。
四、本发明所述的主支撑背板基体采用碳化硅材料制作，以碳化硅材料高比刚度的特性从根本上改善了背板设计的轻量化程度。
五、本发明所述碳化硅基体中面板和加强筋的厚度因为采用碳化硅材料，可以优选2-5mm，大大提高了所述空间相机主支撑背板的轻量化率。
六、本发明所述的轻型空间相机主支撑背板具有轻量化孔和加强筋，对于不同重量和不同轻量化形式的反射镜，可以通过调节面板以及加强筋的厚度和高度来保证良好的面形精度。
附图说明
图1本发明一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板的剖切示意图；
图2本发明一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板中预埋件的示意图；
图3本发明一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板中主基体的正面示意图；
图4本发明一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板中主基体的背面示意图。
图5是已有技术空间光学遥感器主承力板结构正面示意图
图6是已有技术空间光学遥感器主承力板结构背面示意图。
图中：1、碳化硅基体，2、环形加强筋I，3、环形加强筋II，4、加强筋，5、安装阶梯孔，6、预埋件，7、主反射镜安装座，8、相机支腿安装座， 9、面板，10、轻量化孔，11、连接螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，该背板包括：加强筋4、预埋件6、主反射镜安装座7、相机支腿安装座8和面板9；所述面板9为环形结构，在内环圆周设有环形加强筋II3，在外环圆周设有环形加强筋I2；所述面板9、环形加强筋I2和环形加强筋II3组成碳化硅基板1。所述预埋件6设置在所述面板9上的安装阶梯孔5内，通过胶接实现配合，其中所述安装阶梯孔5呈阶梯状，可以为预埋件6胶接时提供定位约束，并承担预埋件6轴向的拉力，两者之间具有0.01mm-0.05mm的间隙，用于储存胶粘剂。如图2所示，所述预埋件6内设有连接螺纹孔11，主支撑背板通过所述连接螺纹孔11与空间相机的相机支腿、反射镜等结构相连，解决了碳化硅材料结构无法加工出连接螺纹孔的接口问题。
如图3和图4所示，所述相机支腿安装座8和主反射镜安装座7分别以所述内环中心为中心，在所述面板9上圆周均布设置，在本实施例中，所述相机支腿安装座8位于较大的圆周上，而主反射镜安装座7位于较小的圆周上，且一组相机支腿安装座8和一组主反射镜安装座7以所述面板9中心线对称；所述加强筋4连接相机支腿安装座8、主反射镜安装座7和预埋件6，两端固定在所述外环圆周的环形加强筋I2上，加强筋4组成三角形的轻量化结构，增强了结构的稳定性。所述相机支腿安装座8之间具有3μm的共面度；主反射镜安装座8之间具有3μm的共面度。
所述主反射镜安装座7上设有轻量化孔10，用于安装设置在所述主反射镜安装座7上的主反射镜。
所述碳化硅基板1采用碳化硅材料制成，所述内环圆周取值为 30-120mm，用于光线的通过，外环圆周取值为100-500mm，用于保证在相机要求范围内取最小的包络尺寸。面板9的厚度取值为2-5mm。预埋件6采用与碳化硅基体1线涨系数相匹配的材料.
具体实施方式所述的空间相机主支撑背板的装配过程，包括如下步骤：
一、反应烧结出空间相机主支撑背板的碳化硅基体1毛坯，使相机支腿安装座8，主反射镜安装座7和安装阶梯孔5等加工尺寸具有0.1mm加工余量，并使安装阶梯孔5高出0.5mm。
二、对碳化硅基体1毛坯和预埋件6进行粗加工和精加工，达到给定的公差要求；
三、将加工完成的预埋件6对应粘接到安装阶梯孔5内；
四、对碳化硅基体1进行研磨，使连接面的平面度达到公差要求；
五、将相机支腿，主反射镜等其他结构通过预埋件6的连接螺纹孔11 连接到粘接好的主支撑背板组件上，装配完成。
以上所述的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过实施例，该领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。

Claims (7)

1.一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，其特征在于，该背板包括：面板、加强筋、预埋件、相机支腿安装接口、主反射镜安装接口；所述面板为环形结构，在内环圆周和外环圆周上设有加强筋；所述预埋件分布在所述面板上；所述相机支腿安装座和主反射镜安装座分别以所述内环中心为中心，在所述面板上圆周均布设置且一组相机支腿安装座和主反射镜安装座以所述面板中心线对称；所述加强筋连接相机支腿安装座、主反射镜安装座和预埋件，加强筋交错分布形成三角形轻量化结构。
2.根据权利要求1所述的一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，其特征在于，所述预埋件通过所述面板上的安装阶梯孔安装在面板中，并通过胶粘剂连接；预埋件为阶梯状与背板的阶梯孔相配合，且预埋件的中心打有螺纹孔。
3.根据权利要求2所述的一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，其特征在于，所述预埋件与安装阶梯孔之间具有0.01mm-0.05mm的间隙。
4.根据权利要求1所述的一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，其特征在于，所述面板的厚度取值为2-5mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，其特征在于，面板的内环圆周取值为30-120mm；外环圆周取值为100-500mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于轻型空间相机的综合主支撑背板，其特征在于，所述面板的正面和背面均分布有合理的轻量化孔。
7.根据权利要求1所述的一种适用于轻型空间相机的综合主支撑背板，其特征在于，所述相机支腿安装座之间具有3μm的共面度；主反射镜安装座之间具有3μm的共面度。
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: A comprehensive main support backplane suitable for lightweight space cameras

Effective date of registration: 20230724

Granted publication date: 20220412

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Changchun Southern Urban Economic Development Zone Branch

Pledgor: Changguang Satellite Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023220000056

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